(57)【要約】【課題】  高画質、高安定のＥＢドラムは高硬度故に低磨耗のため、ブレード欠けや高湿下での画像流れを発生しやすく、クリーニングの安定性や流れ防止のため、ファーブラシでの摺擦を行う場合における感光体の硬度（弾性率）とブラシの摺擦条件を最適化し、流れ、欠けやドラム傷等を両立させる装置を提案する。【解決手段】  現像剤の形状係数ＳＦ−１が、１００以上１５０以下であるとともに、上記トナーの形状係数ＳＦ−２が１００以上１４０以下であることを特徴とし、これらの構成によって本発明の目的を達成するものである。【選択図】  図１
2005157177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電手段により帯電し、帯電された該像担持体に対して画像露光により、像担持体に
潜像を形成し、潜像に対して現像剤を内包する現像手段にて現像し、現像された画像を転写し、転写後の像担持体をクリーニング手段でクリーニングする画像形成において、像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、クリーニング手段にはファーブラシを有し、ファーブラシの繊維の織度ｄＴｅｘ（デシテックッス、１×１０−４ｇｒ／ｍ）をＤ、その繊維長をＬ（ｍｍ）とする時、
０．６≦（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２≦３．０
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該像担持体の表面層が同一分子内に１つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物及び／又は前記正孔輸送性化合物を重合、硬化したものを含有する像担持体を使用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記表面層の形成手段として、少なくても熱、光、電子線による重合・硬化反応を利用する像担持体を使用することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記表面層にフッ素系樹脂粉体を含有している像担持体を使用することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表面層に含有されるフッ素樹脂粉体の含有量が表面層全重量に対して５〜４０重量％である像担持体を使用することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ファーブラシの織度ｄＴｅｘ（デシテックッス、１×１０−４ｇｒ／ｍ）が２０〜４０であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ファーブラシの繊維長Ｌが３〜８ｍｍであることを特徴とする請求項６項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ファーブラシの感光ドラムに対する接触圧が３０〜１２０Ｎ／ｍ（３０〜１２５ｇｒ／ｃｍ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ファーブラシのブラシ密度が１．５５〜９．３×１０７本／ｍ２（１０〜６０Ｋ／ｉｎｃｈ２）であることを特徴とする請求項１乃至
請求項８のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記クリーニング手段として、クリーニングブレードとファーブラシを使用することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１１】
上記現像剤の形状係数ＳＦ−１が、１００以上１５０以下であるとともに、上記トナーの形状係数ＳＦ−２が１００以上１４０以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置に関し、特に、感光ドラムの表面上に残留する残留トナーを清掃する機能を有する電子写真システムを用いた画像形成装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタおよびファクシミリのように、画像を紙などの記録媒体に記録する画像形成装置においては、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。
【０００３】
電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された像担持体を感光ドラムとする。まず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。
【０００４】
次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。
【０００５】
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化などの要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる感光ドラムである感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用され、また、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気、機械的強度や対磨耗性向上が図られている。
【０００６】
また、このような電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されずに感光ドラムの表面に残る残留トナーを充分に除去することが必要となる。
【０００７】
残留トナーを除去する方法としては、従来から種々提案されている。これらの提案のうち、弾性材料からなるカウンターブレード（クリーニングブレード）を感光ドラムの表面に当接して、残留トナーを掻き落とす方法が、広く実用化されている。この方法は、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れている。
【０００８】
クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐摩耗性や、機械的強度や、耐油性や、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。
【０００９】
クリーニングブレードの物性や感光ドラムへの当接の方法は、転写残トナーの感光ドラムへの付着度合によるクリーニングのしやすさや感光ドラムの表面性などにも大きく左右される。また、トナー形状、粒径、材質などの物性によってもクリーニング性は大きく影響を受けるため、それに適したブレードを選択し、感光ドラムに対して適正な角度、当接荷重に設定する必要がある。そのため、実際のクリーニングブレードの選定や設定では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出しているのが現状である。
【００１０】
一方、実際の動作環境、特に温度や湿度の変動により、クリーニング性や、感光ドラムの表層の磨耗具合は異なってくる。そのため、感光ドラムの耐久寿命を通じて、クリーニングブレードのみによるクリーニングは困難である。
【００１１】
そこで、クリーニング補助部材を設けた装置が提案されている。例えば、マグネットローラに磁性現像剤を捕集し、感光ドラム上にこの磁性現像剤を摺擦する構成（特許文献１等参照）や、多孔質弾性ローラを感光ドラムに摺擦する構成（特許文献２等参照）などが提案されている。
【００１２】
更に、感光体の表面層にコロイダルシリカ含有硬化型シリコン樹脂を用い、電荷輸送能を有する構造単位をシロキサン樹脂中に取り込んだ感光体に対して、ファーブラシを当接させる構成（特許文献３等参照）等が提案されている。
【００１３】
また、高画質化のためには、トナーの小径化が不可欠である。そのため、トナーの小径化の傾向が顕著になってきている。そして、トナーの粒径の小径化が進むにつれ、トナーと感光ドラムの表面との比表面積が大きくなる。これにより、単位重量当たりのトナーの感光ドラム表面への付着力が大きくなるため、感光ドラムの表面のクリーニング性が悪化する。
【００１４】
トナーの粒径が小さくなるにつれて、トナーの流動性が悪化する。そのため、より多量の添加剤が必要となる。そして、このような多量の添加剤により、クリーニングブレードの摩耗や欠け、感光ドラムの表面に局所的なスジ傷が発生してしまうという問題が生じる。
【００１５】
近年では、従来の粉砕法により生成される粉砕トナーに代わり、重合法により生成される重合トナーが採用されつつある。この重合トナーは、粉砕トナーに比して転写効率が良く、上述の転写された画像の定着時に離型剤が不要であるという利点を有する。
【００１６】
更に、重合トナーは、粉砕トナーに比べて真球度が高いという特徴がある。そして、トナーの真球度の向上により、感光ドラムの表面状態、およびクリーニングブレードの当接圧が、粉砕トナーの場合におけると同じ場合に、重合トナーを用いると、クリーニングブレードからのすり抜けが多くなってしまう。
【００１７】
一般的には、重合トナーを用いた画像形成装置においては、クリーニングブレードの当接圧を増加させることによって、トナーのすり抜けを防止している。この場合においては、クリーニングブレードの負荷を軽減するために、上述したように、クリーニング補助部材が増設されており、あらかじめトナーを掻き取るように構成されている。
【特許文献１】特開平２−９１６７５
【特許文献２】特開昭６０−１０７０７６
【特許文献３】特開２００１−５１５７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述の従来の画像形成装置においては、近年、高画質化や低ランニングコスト化の要請から、次のような課題があった。
【００１９】
すなわち、粒径が小さいトナーや重合トナーなどに代表されるように、近年、高い真球度を有するトナーが使用されてきている。そのため、感光ドラムとの付着力が増大し、クリーニングブレードの当接圧を増加させる必要が生じる。
【００２０】
他方、高強度、対磨耗性の高い、いわゆる高耐久感光ドラムが使用されるようになってきている。耐磨耗性のきわめて高い感光ドラムを使用すると、感光ドラムの表面が削られず、リフレッシュが困難になってしまう。
【００２１】
このように、リフレッシュが困難になると、帯電などによって生じる電気的ダメージや、放電生成物の付着などによる表面劣化、クリーニングブレードなどとの摺擦による機械的ダメージが、長期的に蓄積してしまう。
【００２２】
そして、感光ドラム表面の滑り性、特に、対クリーニングブレードに対する滑り性が低下してしまう。これにより、クリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れなどが発生し易くなる。そのため、上述のクリーニングブレードの当接圧を増加させることが困難になってくるという、相反した状況を呈してきた。
【００２３】
また、上述した従来技術に示すように、クリーニング補助部材を採用することは、クリーニングブレードに対する負荷を軽減するという観点からは、有効な手段であった。しかしながら、クリーニング補助部材の採用は、他方で次のような課題が生じることになった。
【００２４】
すなわち、磁性現像剤をマグネットローラに捕集し、磁性トナーを感光ドラム上に摺擦する構成においては、磁力により保持されている磁性トナーによって摺擦しているので、摺擦力が不十分である。
【００２５】
カラートナーは、非磁性トナーである。そのため、上述の構成では、感光ドラム表面に付着したままの転写残りとしての非磁性トナーを、十分に除去することができず、これによって、非磁性トナーの回収が困難になっていた。
【００２６】
他には、多孔質弾性ローラを感光ドラムに摺擦する構成にすることにより、摺擦力が十分に発揮されるという利点を有する構成もあった。
【００２７】
ところが、感光ドラムの表面から掻き取ることによってローラ自身に付着したトナーを、他の手段によって除去する必要が生じた。このローラ自身に付着したトナーを掻き取らないと、トナーが常時ローラに付着した状態で、感光ドラムとローラとの間において摺擦が繰り返され、融着が生じてしまう。
【００２８】
反対に、ローラの表面に付着したトナーを十分に掻き取ることができ、転写残トナーを少量にすることができる場合、ローラ表面が感光ドラムの表面に直接接触し摺擦され、感光ドラムの表面が傷ついてしまうことがある。
【００２９】
従って、この発明の目的は、上述の問題を解決して、従来のクリーニング補助部材の欠点を克服することにより、高い耐久性を有し、高強度で耐磨耗性が向上された感光ドラムを用いることによって、小径で球形度の高いトナーを用いたことにより、クリーニング性がきわめて厳しい状況下であっても、安定してクリーニングを行うことができ、特に、クリーニング補助部材に関して、高寿命、高画質で、低ランニングコストを達成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる画像形成装置の構成は、像担持体を帯電手段により帯電し、帯電された該像担持体に対して画像露光により、像担持体に潜像を形成し、潜像に対して現像剤を内包する現像手段にて現像し、現像された画像を転写し、転写後の像担持体をクリーニング手段でクリーニングする画像形成において、像担持体は導電性支持体上に感光層を有し、該像担持体を２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、クリーニング手段にはファーブラシを有し、ファーブラシの繊維の織度ｄＴｅｘ（デシテックッス、１×１０−４ｇｒ／ｍ）をＤ、その繊維長をＬ（ｍｍ）とする時、
０．６≦（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２≦３．０
を満たすことを特徴とし、像担持体の表面層が同一分子内に１つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物及び／又は前記正孔輸送性化合物を重合、硬化したものを含有する像担持体を使用することを特徴とし、表面層の形成手段として、少なくても熱、光、電子線による重合・硬化反応を利用する像担持体を使用することを特徴とし、表面層にフッ素系樹脂粉体を含有している像担持体を使用することを特徴とし、表面層に含有されるフッ素樹脂粉体の含有量が表面層全重量に対して５〜４０重量％である像担持体を用いることを特徴とし、ファーブラシの織度ｄＴｅｘが２０〜４０であることを特徴とし、ファーブラシの繊維長Ｌが３〜８ｍｍであることを特徴としファーブラシの感光ドラムに対する接触圧が３０〜１２０Ｎ／ｍ（３０〜１２５ｇｒ／ｃｍ）であることを特徴とし、ファーブラシのブラシ密度が１．５５〜９．３×１０７本／ｍ２（１０〜６０Ｋ／ｉｎｃｈ２）であることを特徴とし、クリーニング手段として、クリーニングブレードとファーブラシを使用することを特徴とし、現像剤の形状係数ＳＦ−１が、１００以上１５０以下であるとともに、上記トナーの形状係数ＳＦ−２が１００以上１４０以下であることを特徴とし、これらの構成によって本発明の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明してきたように、高硬度な表面層を有する感光体を使用して、クリーニングにファーブラシを使用してカラー画像形成する場合、ブラシのパラメータとドラム表面の弾性変形率を規定することにより、クリーニング性を始め、高湿環境下での画像流れや融着等を防止し、且つ感光ドラム表面に対する傷発生等を防止する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（発明の実施の形態）
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００３３】
まず、この発明の実施形態による画像形成装置およびクリーニング装置について説明する。図１に、この実施形態による画像形成装置を示し、図２に、この実施形態によるクリーニング装置を示す。
【００３４】
［全体構成］
図１に示すように、この第１の実施形態による画像形成装置１は、電子写真方式のカラー複写機である。この画像形成装置１においては、コンピュータ（図示せず）などから供給された画像信号に基づいて、記録用紙などの記録媒体Ｓに画像を形成するように構成されている。
【００３５】
この実施形態による画像形成装置１においては、ＯＰＣなどの感光材料がアルミニウムなどのシリンダ状の基体の外周面に塗布されて、感光ドラム２が構成されている。
【００３６】
感光ドラム２においては、まず、２００ｍｍ／ｓの周速度で回転駆動するとともに、接触帯電手段としての帯電ローラ３により、暗部電位ＶＤとして約−６００Ｖの電位が一様に帯電される。
【００３７】
次に、この感光ドラム２に対して、レーザ発振器４により、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービーム５が走査露光される。これにより、感光ドラム２上に明部電位ＶＬとして約−２００Ｖの静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、回転現像装置６によって、現像剤としてのトナーにより現像され、可視化される。
【００３８】
ここで、この回転現像装置６は、第１色目のトナーとしてのイエロートナーが内包された第１の現像装置６ｙと、第２色目のトナーとしてのマゼンタトナーが内包された第２の現像装置６ｍと、第３色目のトナーとしてのシアントナーが内包された第３の現像装置６ｃと、第４色目のトナーとしてのブラックトナーが内包された第４の現像装置６ｋとが一体化されて構成されている。
【００３９】
そして、これらの現像装置により形成される静電潜像のうちの、第１の静電潜像は、第１の現像装置６ｙによって現像され、可視像化される。なお、現像方法としては、ジャンピング現像法、二成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられる。また、現像方法としては、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることも多い。ここで、この第１の実施形態においては、非磁性トナーによる二成分現像法が用いられる。
【００４０】
可視像化された第１色目のトナー像は、回転駆動される第２の感光ドラムとしての中間転写体７と対向する第１の転写部位７ａにおいて、中間転写体７の表面に静電転写され、一次転写される。
【００４１】
中間転写体７は、導電弾性層と離型性を有する表層とから形成される。この中間転写体７は、搬送可能な最大記録媒体の長さよりも若干長い周長を有する。
【００４２】
また、中間転写体７は、感光ドラム２に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム２の回転方向に対して逆方向、すなわち接触部位では同方向に
、感光ドラム２の周速度とほぼ等しい周速度で回転駆動される。
【００４３】
また、高圧電源７ｃによって、この中間転写体７のシリンダ部に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧、所謂一次転写バイアスが印加されることにより、中間転写体７の表面にトナー像が一次転写される。
【００４４】
その後、一次転写の終了した感光ドラム２の表面に残留したトナーはクリーニング装置８によって除去される。
【００４５】
続いて、それぞれの色について順次工程が繰り返され、中間転写体７上に４色のトナー像が転写され、重畳される。
【００４６】
カセット９には記録用紙などの記録媒体Ｓが積載されている。そして、ピックアップローラ１０により、このカセット９から記録媒体Ｓが一枚ずつ分離給送される。
【００４７】
分離給送された記録媒体Ｓは、レジストローラ対１１によって斜行を矯正された後、転写部位７ｂに到達する。ここで、中間転写体７の表面に対して離間状態の転写ベルト１２が所定の押圧力で中間転写体７表面に圧接、回転駆動される。なお、転写ベルト１２は、バイアスローラ１２ａ、テンションローラ１２ｂによって張架されている。また、バイアスローラ１２ａには、高圧電源１２ｃによってトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されている。
【００４８】
これにより、第２の転写部位７ｂに向けて、所定のタイミングで搬送された記録媒体Ｓの表面に、中間転写体７上のトナー像が一括して転写され、二次転写が行われる。
【００４９】
その後、この記録媒体Ｓは、定着手段としての定着機１４に給送され、加熱および加圧によって画像が定着される。続いて、記録媒体Ｓは、排出ローラ対１５によって機外に排出される。
【００５０】
一方で、二次転写が終了した後に中間転写体７の表面に残留したトナーは、所定のタイミングで中間転写体７表面に当接状態となる中間転写体クリーニング装置１３により除去される。
【００５１】
［感光ドラム］
次に、この発明の実施形態による感光ドラムとしての感光体ドラムについて、以下に説明する。
【００５２】
本発明におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）、及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。
【００５３】
出力チャートの概略を図３に示す。縦軸は荷重（ｍＮ）で横軸は押し込み深さｈ（μｍ）であり、段階的に荷重を増加させ６ｍＮまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた結果である。
【００５４】
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
【００５５】
【数１】
2005157177.tif 000003
弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式（２）からその値は求まる。全仕事量Ｗｔ（ｎＷ）は図３中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる面積で表され、弾性変形の仕事量Ｗｅ（ｎＷ）はＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる面積で表される。
【００５６】
弾性変形率＝Ｗｅ／Ｗｔ×１００（％）  （２）
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
【００５７】
我々は鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出し、本発明に至った。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。また、更なる特性の向上にはＨＵ値が１６０Ｎ／ｍｍ２以上２００Ｎ／ｍｍ２以下であることがより好ましい。
【００５８】
ＨＵと弾性変形率を切り離してとらえることはできないが例えばＨＵが２２０Ｎ／ｍｍ２を超えるものであるとき、弾性変形率が４０％未満であるとクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが感光体の弾性力が不足しているが故に、弾性変形率が６５％より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまうが故に、結果として局部的に大きな圧力がかかり深い傷が発生してしまう。よって、ＨＵが高いものが必ずしも感光体として最適ではないと考えられる。
【００５９】
また、ＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２未満で弾性変形率が６５％を超えるものの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまいクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが擦られることで削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。
【００６０】
本発明において用いられる感光体ドラムは、少なくとも表面層が重合または架橋して硬化された化合物を含有した電子写真感光体からなる。なお、この硬化手段としては、熱、可視光や紫外線などの光、更に放射線を用いることができる。
【００６１】
したがって、この第１の実施形態において、感光体の表面層を形成する方法としては、表面層用として用いられる、重合または架橋により硬化可能な化合物を、融解または含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティングなどにより塗布した後、この塗布された化合物を硬化手段により硬化する方法が採用される。
【００６２】
これらのうち、感光体を効率よく大量生産する方法としては、浸漬コーティング法がもっとも好ましく、この第１の実施形態においても浸漬塗布法を採用することが可能である。
【００６３】
また、この実施形態による感光体ドラムの構成は、外径がたとえば約６２ｍｍの導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型か、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、順次または逆順に積層した構成の積層型のいずれかである。さらに、感光層上に表面保護層を形成することも可能である。
【００６４】
また、この発明の実施形態においては、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線などの光、さらに放射線により重合または架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。そして、好ましくは、感光体としての特性、特に残留電位などの電気的特性および耐久性の観点から、電荷発生層および電荷輸送層を順次積層した機能分離型の感光体構成、または、この機能分離型の感光体構成で積層された感光層上に、さらに表面保護層を形成した構成とするのが好ましい。
【００６５】
この実施形態においては、表面層における、重合または架橋における化合物の硬化方法としては、感光体特性の劣化が少なく、残留電位の上昇が発生せず、十分な硬度を示すことができることから、好適には、放射線が用いられる。
【００６６】
この重合または架橋を発生させる際に使用する放射線としては、電子線またはガンマ線が望ましい。これらのうちの電子線を使用する場合、加速器として、スキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型およびラミナー型などのあらゆる形式を使用することが可能である。
【００６７】
また、電子線を照射する場合においては、この第１の実施形態による感光体における電気特性および耐久性能を発現するために、照射条件としては、加速電圧を２５０ｋＶ以下とするのが好ましく、１５０ｋＶ以下がより好ましい。また、照射線量を、１０ｋＪ／ｋｇ以上１０００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内にするのが好ましく、１５ｋＪ／ｋｇ以上５００ｋＪ／ｋｇ以下の範囲内とするのがより好ましい。
【００６８】
加速電圧が上述の範囲の上限より大きいと、感光体特性に対する電子線照射による損傷、いわゆるダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上述の範囲の下限より少ないと、硬化が不十分となりやすい。また、線量が多い場合には感光体特性の劣化が生じやすいため、この観点から、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００６９】
また、重合または架橋が生じて硬化可能な表面層用の化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、および硬化後に達成される硬度の高さの観点から、分子内に不飽和重合性官能基を含むものが好ましい。
【００７０】
さらに、不飽和重合性官能基を分子内に有する分子の中でも、特に、アクリル基、メタクリル基およびスチレン基を有する化合物が好ましい。
【００７１】
また、この第１の実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しの状態により、モノマーとオリゴマーとに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく、比較的分子量の小さいものを示す。他方、オリゴマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が２〜２０程度の重合体である。また、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基が結合した、いわゆるマクロノマーを、この第１の実施形態による表層用の硬化性化合物として使用することも可能である。
【００７２】
また、この実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要とされる電荷輸送機能を満足させるために、化合物が電荷輸送化合物を採用することが、より好ましい。この電化輸送化合物の中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。
【００７３】
次に、この発明の実施形態による電子写真感光体の感光層について説明する。
【００７４】
すなわち、電子写真感光体の支持体としては、導電性を有するものであれば良く、具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や、これらの合金を、ドラムまたはシート状に形成したもの、アルミニウムおよび銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウムおよび酸化錫などをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独または結着樹脂とともに塗布することにより導電層を設けた金属、または、プラスチックフィルムや紙などを挙げることができる。
【００７５】
また、この発明の実施形態においては、導電性支持体の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層を設けることができる。
【００７６】
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される層である。
【００７７】
この下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、ニカワおよびゼラチンなどを使用することができる。これらの材料は、それぞれに適合した溶剤に溶解されて支持体表面に塗布される。そして、この下引き層の膜厚は、好適には、０．１〜２μｍである。
【００７８】
この発明の感光体が機能分離型の感光体である場合は電荷発生層および電荷輸送層を積層する。電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）、ピリピウム、チアピリリウム系染料、または、各種の中心金属および結晶系、具体的には、たとえばα、β、γ、ε、およびＸ型などの結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよびアモルファスシリコンなどを挙げることができる。
【００７９】
また、機能分離型感光体の場合、電荷発生層は、電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着樹脂および溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの手段によって良好に分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、または電荷発生物質の蒸着膜など、単独組成の膜として形成される。ここで、この電化発生層の幕圧は、典型的には、５μｍ以下であり、好適には、０．１〜２μｍである。
【００８０】
また、結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【００８１】
この第１の実施形態による不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、上述した電荷発生層上に電荷輸送層として用いることができる。または、電荷発生層上に、電荷輸送層と結着樹脂とからなる電荷輸送層を形成した後に、表面保護層として用いることもできる。
【００８２】
そして、正孔輸送性化合物を表面保護層として用いた場合、その下層にあたる電荷輸送層は適当な電荷輸送物質、たとえばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、またはカルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを、上述の電荷発生層用樹脂から選択可能で適当な結着樹脂とともに溶剤に分散または溶解した溶液を、上述の公知の方法によって塗布し、乾燥させて形成することができる。
【００８３】
この場合の電荷輸送物質と結着樹脂との比率は、両者の全重量を１００とした場合に、電荷輸送物質の重量が３０〜１００の範囲内にあることが望ましく、更には５０〜１００の範囲で適宜選択するのが好ましい。
【００８４】
電荷輸送層における電化輸送物質の重量が、これらの範囲より小さいと、電荷輸送能が低下し、感度低下や残留電位の上昇などの問題点が発生する。この場合にも感光層の厚みは、５〜３０μｍの範囲である。また、このときの感光層の膜厚とは、電荷発生層、電荷輸送層および表面保護層におけるそれぞれの膜厚を合計したものである。
【００８５】
いずれの場合も、表面層の形成方法は、正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合または硬化反応させるのが一般的である。なお、あらかじめ正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させることにより硬化物を得た後、再度溶剤中に分散または溶解させたものなどを用いて、表面層を形成することも可能である。
【００８６】
また、上述の溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、およびスピンコーティングなどが知られている。そして、効率性／生産性の観点から、溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法が望ましい。なお、蒸着やプラズマ処理などの、その他公知の製膜方法を適宜選択することが可能である。
【００８７】
また、この発明の実施形態による表面保護層中においては、導電性粒子を混入させることも可能である。この導電性粒子としては、金属、金属酸化物およびカーボンブラックなどを挙げることができる。
【００８８】
これらの導電性粒子としての金属は、具体的には、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレスおよび銀を挙げることができ、さらに、導電性粒子としては、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどを挙げることができる。
【００８９】
また、導電性粒子としての金属酸化物は、具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズおよびアンチモンをドープした酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。
【００９０】
また、これらの金属酸化物は、それぞれ単独で用いたり、２種類以上を組み合わせて用いたりすることが可能である。なお、２種以上を組み合わせる場合には、単に混合することも可能であり、固溶体や融着を施すことも可能である。
【００９１】
また、この発明の実施形態において用いられる導電性粒子の平均粒径は、保護層の透明性の観点から、０．３μｍ以下にすることが好ましく、より好適には、０．１μｍ以下にすることが望ましい。さらに、この第１の実施形態においては、上述した導電性粒子の材料において、透明性などの観点から金属酸化物を用いることが特に好ましい。
【００９２】
表面保護層中における導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の１つである。したがって、保護層の比抵抗は、１０８〜１０１３Ωｍ（１０１０〜１０１５Ωｃｍ）の範囲にすることが望ましい。
【００９３】
また、この実施形態においては、表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することも可能である。このフッ素原子含有樹脂粒子としては、４フッ化チレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、６フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、２フッ化２塩化エチレン樹脂および、これらの共重合体の中から少なくとも１種類以上を適宜選択するのが好ましい。
【００９４】
そして、上述のフッ素原子含有樹脂粒子としては、特に、４フッ化エチレン樹脂およびフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。なお、樹脂粒子の分子量や粒径は、適宜選択することが可能であり、必ずしも上述の分子量や粒径に限定されるものではない。
【００９５】
表面層中におけるフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層の全質量に対して、典型的には、５〜４０重量％であり、好適には、１０〜３０重量％である。これは、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が、４０重量％より多いと表面層の機械的強度が低下し易くなり、５重量％より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が不十分になる可能性があるためである。
【００９６】
この発明の実施形態においては、分散性、結着性および対候性をより向上させるために、表面層中に、ラジカル補足剤や酸化防止剤などの添加物を加えることも可能である。また、この第１の実施形態において表面保護層の膜厚は、好適には、０．２〜１０μｍの範囲であり、より好適には、０．５〜６μｍの範囲である。
【００９７】
［帯電］
次に、この実施形態による帯電手段としての帯電ローラについて説明する。すなわち、この実施形態における帯電手段である可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ３は、芯金上にゴムまたは発泡体の中抵抗層を設けることにより形成される。
【００９８】
この中抵抗層は、たとえばウレタンなどの樹脂、たとえばカーボンブラックなどの導電性粒子、硫化剤または発泡剤などにより処方され、芯金の上にローラ状に形成された後、表面が研磨されている。
【００９９】
ここで、接触帯電部材である帯電ローラ３は、電極として機能することが重要である。すなわち、弾性を持たせて被帯電体との十分な接触状態を確保するとともに、移動する被帯電体を充電するために、十分に低い抵抗である必要がある。
【０１００】
他方、被帯電体にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには、１０４〜１０７Ω程度の抵抗が望ましく、この第１の実施形態においては、１０６Ωの抵抗を用いる。
【０１０１】
また、帯電ローラ３の硬度に関しては、低すぎると形状が安定しないために被帯電体との接触性が悪くなり、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部ａを確保することが困難になるのみならず、被帯電体表面に対するミクロな接触性が悪くなる。したがって、帯電ローラ３の硬度としては、アスカーＣ硬度において、２５度以上６０度以下が好ましい範囲であり、この第１の実施形態においてはたとえば５０度とする。
【０１０２】
帯電ローラ３の材質としては、弾性発泡体に限定するものではなく、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲなどに抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物などの導電性物質を分散したゴム材、または、これらの物質を発泡させたものを挙げることができる。なお、導電性物質を分散させることなく、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【０１０３】
帯電ローラ３は、被帯電体としての感光ドラム２に対して、弾性に抗した押圧力を１９．６Ｎ（２ｋｇｆ）で圧接させて配設する。なお、この第１の実施形態においては、幅数ｍｍの帯電部が形成されている。
【０１０４】
帯電ローラ３の抵抗値は、次のように測定する。
【０１０５】
すなわち、プリンタの感光ドラム２をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ３の芯金８ｈとの間に１００Ｖの電圧を加える。そして、このときに流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ３の抵抗値を求める。
【０１０６】
このようにして求められた、この実施形態による帯電ローラ３の抵抗値は、５×１０６Ωであった。なお、この抵抗の測定は、温度を２５℃とし、湿度を６０％の環境下で行った。
【０１０７】
また、上述の帯電ローラ３は、感光ドラム２の回転に伴って、従動して回転する。この帯電ローラ３には、帯電用高圧電源から周波数２ｋＨｚ、総電流１８００μＡの定電流で制御され、重畳されるＤＣバイアスによって感光体電位が決定される。
【０１０８】
［現像剤］
この実施形態による画像形成装置に用いられる現像剤は、重合法により生成される非磁性の重合トナーと、樹脂磁性キャリアとの混合物である２成分現像剤である。
【０１０９】
また、この現像剤のＴ／Ｄ比は、８％である。また、樹脂磁性キャリアとしては、（４π）−１×１０６Ａ／ｍ（１ｋＯｅ）の磁気中における磁化の強さが、４π×１０−２Ｗｂ／ｍ２（１００ｅｍｕ／ｃｍ３）であり、かつ個数平均粒径が４０μｍであって、さらに比抵抗が１０１１Ωｍ（１０１３Ωｃｍ）のものが用いられる。
【０１１０】
一般に、重合トナーは、粉砕トナーと比較して球形度合が高い。このトナー粒子の形状の球形度合は、下記の式（１）から算出される形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２を用いて表される。すなわち、トナーの形状係数ＳＦ−１およびＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いてトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報がニレコ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）によって解析され、下記の式（１）より算出される。
【０１１１】
【数２】
2005157177.tif 000004
（１）式において、ＡＲＥＡは、トナー投影面積であり、ＭＸＬＮＧは、トナーの絶対最大長（トナー粒子の直径）であり、ＰＥＲＩはトナー粒子の周長である。
【０１１２】
これらのトナーの形状係数のうち、ＳＦ−１は球形度合を示す。すなわち、形状係数ＳＦ−１が１００の場合、トナーは真球である。また、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の範囲内の場合、トナーはほぼ球形である。また、形状係数ＳＦ−１が１５０よりも大きい場合には、数値の増加に伴い、トナーは、ほぼ球形から徐々に不定形になる。
【０１１３】
他方、形状係数ＳＦ−２は、トナー粒子表面の凹凸度合を示す。すなわち、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０の場合、トナーの表面は円滑である。また、形状係数ＳＦ−２が１４０よりも大きい場合、トナーの表面は凹凸が顕著になる。
【０１１４】
この実施形態による画像形成装置に用いられる重合トナーとしては、高転写効率を維持するために、平均粒径が６μｍ以上１０μｍ以下、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０のほぼ球形トナーが望ましい。
【０１１５】
また、この実施形態において用いるトナーは、重合法によって製造される。そして、このトナーには、環境変動に対する被帯電性能安定化や流動性の向上のために、シリカや酸化チタンなどが外添されている。
【０１１６】
この実施形態による画像形成装置において用いられる重合トナーは、従来の不定形な粉砕トナーに比して、球形度合が高く、大きさにばらつきがないことから、自己潤滑性が高い。そのため、トナーがクリーニングブレード８ａの当接部からすり抜けやすい状態となり、クリーニング不良が発生しやすくなっている。
【０１１７】
また、重合トナーは自己潤滑性が高いため、トナー間のせん断強さが小さくなり、粉砕トナーに比べて、感光ドラム２の表面の形状が、クリーニングブレード８ａのクリーニング性に大きな影響を与える。
【０１１８】
［クリーニング装置］
次に、このクリーニング装置について説明する。図２に、この実施形態によるクリーニング装置を示す。
【０１１９】
図２に示すように、この実施形態によるクリーニング装置８は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード８ａ、トナー捕集シート８ｂ、廃トナー回収容器８ｃ、クリーニング部材としてのクリーニングブラシ８ｄ、スクレーパ部材としてのブラシスクレーパ８ｅ、板金８ｆ、スクレーパ固定板８ｇを有して構成されている。また、クリーニングブレード８ａは、板金８ｆに支持されている。
【０１２０】
クリーニングブレード８ａは、１５Ｎ／ｍ以上４５Ｎ／ｍ以下の線圧で感光ドラム９に当接されている。１５Ｎ／ｃｍ以下の線圧では、トナーのすり抜けが発生し、４５Ｎ／ｍ以上の線圧では、クリーニングブレード８ａの反転が発生するためである。クリーニングブレード８ａは、ウレタンを主体とした弾性ブレードである。クリーニングブレード８ａの硬度は７０°Ｈｓであり、反発弾性率は７％であり、２００％モジュラスは７．４ＭＰａ（いずれもＪＩＳ規格による）である。クリーニングブレード８ａは、当接角度２４°で感光ドラム２に当接されている。クリーニングブレード８ａは、硬度は７０°Ｈｓ〜８０°Ｈｓであることが望ましい。また、反発弾性は５％以上５０％以下が好ましい。
【０１２１】
クリーニングブレード８ａの感光ドラム２の回転方向上流には、ファーブラシ８ｄが配置され、画像比率が大きく転写残トナーが多い場合や、紙詰まりなどによって、転写されることなく現像されたトナーがクリーナに到達した場合、ブラシによる掻き取りとしての作用を行い、また、画像比率が少ない場合においては、クリーニングブラシ８ｄのブラシ繊維によって保持されている転写残トナーを感光ドラム２に接触することにより供給する。
【０１２２】
これにより、クリーニングブレード８ａと感光ドラム２との接触部分に廃トナーが供給されることによって、感光ドラムとクリーニングブレード８ａとの滑り性が維持され、ブレード鳴きや捲れなどが防止される。
【０１２３】
また、クリーニングブラシ８ｄによる感光ドラム２への廃トナー塗布量は、ベタ白画像から、未転写ベタ黒画像までのドラム上におけるトナー量が変化される。そして、本発明者が検討を行ったところ、廃トナー塗布量は、０．０５〜０．３ｋｇ／ｍ２が適当であり、更には、０．１〜０．２ｋｇ／ｍ２（０．１〜０．２ｍｇ／ｍｍ２）が良好であった。
【０１２４】
クリーニングブラシ８ｄは、クリーニング動作を繰り返し行うとブラシ繊維が目詰まりを起こしてトナーロール化し、クリーニング性能が低下してしまう。これを防止するために、ブラシ繊維に溜まったトナーを掻き落とす部材であるブラシスクレーパ８ｅが設けられている。
【０１２５】
ブラシスクレーパ８ｅは、可撓性を有する、たとえば０．１ｍｍの厚さのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるシートを板金に貼り付け、その自由長を２ｍｍとし、クリーニングブラシ８ｄに対する侵入量を０．５ｍｍとしている。
【０１２６】
スクレーパシートの材質、厚み、自由長にもよるが、侵入量を大きく設定しすぎると、耐久により捲れが発生することとなる。さらに、スクレープ作用が強すぎると、感光ドラムへの塗布量が十分に確保できなくなる可能性もある。本構成においては、侵入量を１．５ｍｍ以上に設定すると、捲れが生じた。
【０１２７】
さらに、ブラシスクレーパ８ｅのスクレーパシートを、高硬度の材質から構成すると、たとえば１〜２ｍｍの厚さの板金を用いた場合に、逆にブラシの方の毛倒れが発生し、ブラシの外径が小さくなりやすく、本来のブラシの機能が果たせなくなるという問題が発生する。
【０１２８】
したがって、以上のことを勘案して、ブラシスクレーパ８ｅの選定や設定を行う必要がある。
【０１２９】
また、ブラシスクレーパ８ｅのスクレーパシートとしては、ある程度撓む性質を有するものであればよく、耐久性を重視して、高摺動性を有する高密度ポリエチレンシートなどを用いることが可能である。
【０１３０】
スクレーパシートとしては、材質それ自体に離型性のあるものをシート状に形成したものや、表面に離型性の高いシリコーンコートが施されたシートなどを用いることも可能である。これにより、特に、クリーニングブラシ８ｄを高速回転で使用した際に発生することがある、シートへのトナー固着を防止することが可能である。
【０１３１】
クリーニングブラシ８ｄは、基布に導電性の繊維を植え付けられ、それをφ８の芯金８ｈ上に巻き付けられてφ１６のブラシ状に構成されたものである。なお、芯金８ｈは接地されており、Ｗ織りで基布に植え込んだものを、シート状に形成し、芯金８ｈとの導通を確保するように螺旋状に巻き付けられている。
【０１３２】
ブラシの条件としては、素材としてはナイロン、レーヨン、ポリエステル、またはアクリルなどの種々の素材を適用することが可能であり、好ましくはカーボン等で導電化処理されたものが好ましい。
【０１３３】
好ましいブラシの織度ｄＴｅｘとしては、２０×１０−４ｇｒ／ｍ以上４０×１０−４ｇｒ／ｍ以下である。２０×１０−４ｇｒ／ｍ以下では摺擦効果が不足し、４０×１０−４ｇｒ／ｍでは逆に強すぎて感光ドラム表面の表面粗さを増大させたり、傷つけたりするからである。
【０１３４】
しかし、これらの効果、弊害はブラシの織度を１つのパラメータとして後述する範囲内に収まればよい。
【０１３５】
また、ブラシの繊維密度としては、１．５５×１０７本／ｍ２以上９．３×１０７本／ｍ２以下（１０〜６０Ｋ本／ｉｎｃｈ２）、が好ましい。１．５５×１０７本／ｍ２以下ではブラシが疎らになりブラシ傷を発生させたり、前述したトナーのクリーニング及び再塗布機能が低下するためであり、９．３×１０７本／ｍ２以上でもブラシが密になりすぎて再塗布量が不十分になったり、回転トルクの増大化やスクレーパへの負荷が大きすぎてしまうからである。
【０１３６】
また、ブラシの毛足長さは感光ドラムへの摺擦力のパラメータとして、ブラシの織度ＤＴｅｘとともに重要なパラメータであり、その長さＬは３ｍｍ〜８ｍｍ程度が好ましい。３ｍｍ未満の場合、ブラシの毛倒れが発生しやすくなり、又、８ｍｍ以上ではブラシ繊維の奥のほうに入り込んだトナーが入れ替わらず、トナーロール化しやすいからである。
【０１３７】
但し、このブラシ毛足長さＬもブラシ織度と同様、摺擦力としての重要なパラメータであるので後述する範囲内に収まればよい。
【０１３８】
図２に示すように、このクリーニング補助ブラシ８ｄは、感光ドラム２の回転方向に沿った、クリーニングブレード８ａの上流側に配設され、感光ドラム２に対する侵入量が１ｍｍになるように当接され、回転可能に配設されている。感光ドラム２に対する侵入量は適宜設定すればよいが、典型的には０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度が適当である。
【０１３９】
また、図２に示すように、感光ドラム２と逆方向回転である矢印Ｂ方向に６０ｒｐｍの速度で回転駆動されている。すなわち、感光ドラム２とクリーニングブラシ８ｄとは、接触部位において相互に同方向に回動している。感光ドラム２とクリーニングブラシ８ｄとは、両者の速度差が絶対値において感光ドラム２の周速の２０％程度以上有るのが好ましい。
【０１４０】
クリーニングブラシ８ｄの感光ドラム２への当接圧としては３０Ｎ／ｍ以上１２０Ｎ／ｍ以下が適当であり、本実施例では９０Ｎ／ｍに設定した。３０Ｎ／ｍ以下では、当接圧が低すぎて感光ドラム表面を十分に摺擦することによる効果が発揮されず、１２０Ｎ／ｍ以上では摺擦が強すぎてトルク負荷重になったり、感光体表面を傷つけてしまうことがあるからである。但し、これらの値は各々の場合に応じて最適化すればよい。
【０１４１】
［感光ドラムとクリーニングブラシ］
本発明において、対磨耗性に優れた感光ドラムを使いこなすにおいては、クリーニングブラシ８ｄによって感光ドラム２表面を摺擦することによって、放電生成物や紙粉、トナーや外添剤の堆積を防止し、融着や画像流れ等を軽減できるのではないかと、検討したところ以下のことが判明した。
【０１４２】
感光ドラム表面に対する摺擦力において、ブラシの太さ＝織度ｄＴｅｘと、ブラシの毛足長さＬが大きなパラメータとして効果がある。即ち、ブラシの織度ｄＴｅｘを上げる、或いはブラシの毛足長さＬを短くすることで摺擦力がアップする。
【０１４３】
つまり摺擦力とｄＴｅｘ／Ｌが相関する。また同じ摺擦力でも摺擦を受ける感光ドラム表面の硬度（弾性変形率）が異なれば、それに応じて最適な摺擦力（≒ｄＴｅｘ／Ｌ）の範囲が存在するはずであり、硬度（弾性変形率）が高いほど、適切な摺擦範囲が高めにシフトするはずである。
【０１４４】
そこで、ｄＴｅｘ／Ｌと感光体の弾性変形率Ｗｅとの関係（摺擦力による画像欠陥の発生と感光ドラム表面に対するダメージ（表面粗さや傷等））を調べた結果、感光ドラム表面Ｗｅとブラシの織度ｄＴｅｘ、ブラシの毛足長さＬの間に以下の関係が成立する時、摺擦による画像欠陥防止と、感光ドラム表面に対するダメージが両立することが判明した。弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である感光ドラムであって、ファーブラシの繊維の織度ｄＴｅｘ（デシテックッス、１×１０−４ｇｒ／ｍ）をＤ、その繊維長をＬ（ｍｍ）とする時、
０．６≦（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２≦３．０
であれば良い。
【０１４５】
以下に、上記結果を導出した実施形及び比較例の詳細について説明する。
【実施例１】
【０１４６】
感光ドラム２としては、以下のようにして作成した。６２φのアルミニウムシリンダーを硬度試験用と実機テスト用とを用意する。導電層用の塗料を以下の手順で調整した。１０％の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した導電性酸化チタン粉体５０部（重量部、以下同様）、フェノール樹脂２５部、メチルセロソルブ２０部、メタノール５部およびシリコーンオイル（ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量３０００）０．００２部をφ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で２時間分散して調整した。この塗料をシリンダー上に浸漬塗布方法で塗布し、１４０℃で３０分乾燥して、膜厚２０μｍの導電層を形成した。
【０１４７】
次に、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン５部をメタノール９５部中に溶解し、中間層用塗料を調整した。この塗料を前記の導電層上に浸漬コーティング法によって塗布し、１００℃で２０分間乾燥して、０．６μｍの中間層を形成した。
【０１４８】
次に、ＣｕＫαのＸ線回折におけるブラック角２θ±０．２度が９．０度、１４．２度、２３．９度及び２７．１度に強いピ−クを有するオキシチタニウムフタロシアニンを３部、ポリビニルブチラ−ル（商品名エスレックＢＭ２、積水化学（株）製）３部及びシクロヘキサノン３５部をφ１ｍｍガラスビ−ズを用いたサンドミル装置で２時間分散して、その後に酢酸エチル６０部を加えて電荷発生層用塗料を調製した。この塗料を前記の中間層の上に浸漬塗布方法で塗布して５０℃で１０分間乾燥し、膜厚０．２μｍの電荷発生層を形成した。
【０１４９】
電荷発生層を形成した後、下記構造式（４）のスチリル化合物を１０部
【０１５０】
【化１】
2005157177.tif 000005
および下記構造式（５）の繰り返し単位を有するポリカーボネート樹脂１０部を
【０１５１】
【化２】
2005157177.tif 000006
モノクロロベンゼン５０部およびジクロロメタン３０部の混合溶媒中に溶解し、電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を前記の電荷発生層上に浸漬コーティングし、１２０℃で一時間乾燥することによって膜厚が２０μｍの電荷輸送層を形成した。
【０１５２】
【化３】
2005157177.tif 000007
次いで、構造式（３）の正孔輸送性化合物６０部をモノクロロベンゼン５０部およびジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し保護層用塗料を調整した。この保護層用塗料には、フッ素原子含有樹脂粒子として４フッ化エチレン樹脂を保護層の全重量に対して３０重量％を含有させた。
【０１５３】
この塗布液を前記の電荷輸送層上にコーティングし、酸素濃度１０ｐｐｍの雰囲気下で加速電圧１５０ＫＶ、照射線量５０ＫＧｙの条件で電子線を照射した。その後引き続いて、同雰囲気下で感光体の温度が１００℃になる条件で１０分加熱処理をおこない、膜厚５μｍの保護層を形成し、電子写真感光体を得た。
【０１５４】
硬度試験用の感光体を２５℃湿度５０％の環境下に２４時間放置した後、前述した微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて、ＨＵ及び弾性変形率を求めると、ＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１９０Ｎ／ｍｍ２、Ｗｅ（弾性変形率）が４６％であった。
【０１５５】
次に、第１の実施例でのクリーニングブラシ８ｄは、基布に導電性の繊維を植え付けられ、それをφ８の芯金８ｈ上に巻き付けられてφ１６のブラシ状に構成されたものであり、毛足長ＬはＬ＝４．０である。なお、芯金８ｈは接地されている。ブラシ８ｄの導電性繊維として、織度３３×１０−４ｇｒ／ｍ（３３ｄＴｅｘ）のレーヨンの導電糸を用い、繊維密度が４６．５ｍｍ−２（１ｍｍ２当たり４６．５本）となるようにＷ織りで基布に植え込んだものを、シート状に形成し、芯金８ｈとの導通を確保するように螺旋状に巻き付けられている。つまり、第１の実施例においては、（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２の値は、１．５である。
【０１５６】
クリーニングブラシ８ｄは、感光ドラム２に対して侵入量が１ｍｍでクリーニングブレード８ａの感光ドラム８ａの回転方向上流に設置され、感光ドラム８ａの回転方向と逆方向に、感光ドラム８ａの回転速度に対して１／４速の速度で回転駆動させた。
【０１５７】
ここで、この第１の実施形態による効果を確認するために、低温低湿（温度２３℃で湿度５％）、常温常湿（温度２３℃で湿度４０％）および高温高湿（温度３０℃で湿度８０％）のそれぞれの環境下において、１枚の画像形成毎に停止、稼動を繰り返すプリントによる１００００枚の耐久試験を行い、クリーニング性及び他の不具合などを調べる実験を行った。
【０１５８】
この耐久試験の結果、この第１の実施形態の構成においては、耐久を通して高湿環境下での画像ボケや、融着なども発生せず、またブラシの摺擦等に起因する感光ドラム表面の傷や面荒れ、クリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、また、クリーニングブラシ８ｄの毛倒れやトナー詰りなども発生せず、感光ドラム２の寿命を通して良質な画像形成を実行可能であることが確認された。
【実施例２】
【０１５９】
この発明の第２の実施例について説明する。実施例１と同じものについての説明は省略する。実施例２で使用した感光ドラムは、保護層用塗料におけるフッ素原子含有樹脂粒子として４フッ化エチレン樹脂を保護層の全重量に対する割合を１０重量％に低下させた感光ドラムを使用し、弾性変形率ＷｅはＷｅ＝５５である。
【０１６０】
次に、使用したクリーニングブラシ８ｄは、基布に導電性の繊維を植え付けられ、それをφ８の芯金８ｈ上に巻き付けられてφ１６のブラシ状に構成されたものであり、毛足長ＬはＬ＝３．０ｍｍである。なお、芯金８ｈは接地されている。ブラシ８ｄの導電性繊維として、織度１８．５×１０−４ｇｒ／ｍ（１８．５ｄＴｅｘ）のアクリルの導電糸を用い、繊維密度が４６．５ｍｍ−２（１ｍｍ２当たり４６．５本）となるようにＷ織りで基布に植え込んだものを、シート状に形成し、芯金８ｈとの導通を確保するように螺旋状に巻き付けられている。つまり、第２の実施例においては、（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２の値は、０．６９である。
【０１６１】
クリーニングブラシ８ｄは、感光ドラム２に対して侵入量が１ｍｍでクリーニングブレード８ａの感光ドラム８ａの回転方向上流に設置され、感光ドラム８ａの回転方向と逆方向に、感光ドラム８ａの回転速度に対して１／４速の速度で回転駆動させた。
【０１６２】
ここで、この第２実施形態による効果を確認するために、実施例１同様に低温低湿（温度２３℃で湿度５％）、常温常湿（温度２３℃で湿度４０％）および高温高湿（温度３０℃で湿度８０％）のそれぞれの環境下において、１枚の画像形成毎に停止、稼動を繰り返すプリントによる１００００枚の耐久試験を行い、クリーニング性及び他の不具合などを調べる実験を行った。
【０１６３】
この耐久試験の結果、この第２実施形態の構成においては、耐久を通して高湿環境下での画像ボケや、融着なども発生せず、またブラシの摺擦等に起因する感光ドラム表面の傷や面荒れ、クリーニング不良やブレードの鳴きや捲れなどの不具合は一度も発生せず、また、クリーニングブラシ８ｄの毛倒れやトナー詰りなども発生せず、感光ドラム２の寿命を通して良質な画像形成を実行可能であることが確認された。
【０１６４】
（比較例１）
実施例２との比較のため、使用した感光ドラムは、保護層用塗料におけるフッ素原子含有樹脂粒子として４フッ化エチレン樹脂を保護層の全重量に対する割合を２０重量％にした感光ドラムを使用し、弾性変形率ＷｅはＷｅ＝５０である。
【０１６５】
実施例２では使用した感光ドラムは実施例２と同じであり、硬度試験用の感光ドラムを２５℃湿度５０％の環境下に２４時間放置した後、前述した微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて、ＨＵ及び弾性変形率を求めると、ＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が２００Ｎ／ｍｍ２、Ｗｅ（弾性変形率）が５５％であった。
【０１６６】
この比較例で使用したクリーニングブラシ８ｄは、実施例２のブラシに対して、毛足長ＬをＬ−３．５ｍｍに変更したものを用い、設定条件は実施例２と同じである。
【０１６７】
比較例１においては、（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２の値は、０．５６である。
【０１６８】
この比較例１における効果を確認するため、実施例２同様に低温低湿（温度２３℃で湿度５％）、常温常湿（温度２３℃で湿度４０％）および高温高湿（温度３０℃で湿度８０％）のそれぞれの環境下において、１枚の画像形成毎に停止、稼動を繰り返すプリントによる１００００枚の耐久試験を行い、クリーニング性及び他の不具合などを調べる実験を行った。この耐久試験の結果、耐久を通してブラシの摺擦等に起因する感光ドラム表面の傷や面荒れ等は発生しなかったが、高湿環境下での画像ボケが発生してしまった。また、ブラシ８ｄの毛倒れやトナー詰りなどは発生しなかった。
【０１６９】
実施例２と比較例１から、感光ドラムの弾性率によって適切な条件がシフトすることが判明した。
【実施例３】
【０１７０】
実施例３においては、実施例１におけるブラシ８ｄの毛足長さＬを３ｍｍに、感光ドラムの保護層への電子線照射量を１５ｋＧｙに変更した。この場合、感光ドラムの表面弾性率Ｗｅを測定するとＷｅ＝４２であった。その他の条件は実施例１と同様である。本実施例の場合、（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２の値は、２．９である。この場合も実施例１同様良好な結果が得られた。
【０１７１】
（比較例２）
比較例２においては、ブラシ８ｄの織度ｄＴｅｘをｄＴｅｘ＝３３で、毛足長ＬをＬ＝２．５ｍｍとした。また感光ドラム２としては、比較例１とおなじものを使用した。つまり、弾性変形率ＷｅがＷｅ＝５５である。本実施例の場合、（１／Ｗｅ）×（Ｄ／Ｌ）２の値は、３．２である。比較例２においても前述と同様な耐久試験の結果、感光ドラム２に対する摺擦力は十分高いため、高湿環境下でも画像流れや融着などは発生せず良好であったが、感光ドラム２表面に傷が入り、画像スジが発生してしまった。また、毛足長Ｌが２．５ｍｍと短いために、耐久後、ブラシを調べてみると毛倒れが発生していた。
【０１７２】
上記の結果及びその他の検討結果をまとめて、表にしてみたのが図４である。（ｄＴｅｘ／Ｌ）とＷｅの関係について、前記結果を踏まえて整理すると、本実施例のような高硬度の感光ドラムを使いこなすには、感光ドラム表面に対するクリーニングブラシの摺擦力の指標として、ブラシの織度Ｄ（ｄＴｅｘ＝１．０×１０−６Ｋｇ）と毛足長Ｌ（ｍｍ）の比の２乗と感光ドラムの弾性変形率Ｗｅ（％）のの比によって高湿環境下での画像流れや、ブラシの摺擦による傷の入らない良好な設定範囲が明確になった。（ｄＴｅｘ／Ｌ）が大きいほど、ブラシの摺擦力が増大し、Ｗｅが高いほど（ｄＴｅｘ／Ｌ）２の適正値が高くなっていくことを意味する。
【０１７３】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。たとえば、上述の実施形態において挙げた分子量や粒径、数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる分子量や粒径、数値を用いてもよい。
【０１７４】
なお、本実施形態においては、画像形成装置の構成例としてフルカラー複写機が挙げられているが、これに限定する趣旨ではなく、プリンタ、ファクシミリ、モノクロ複写機などの現像剤のクリーニング装置を備えたものに適用することが可能である。
【０１７５】
また、たとえば上述の第１の実施形態においては、転写性の良好であるという観点から、重合法による球形トナーを用いたが、必ずしも重合法により製造されたトナーに限定するものではなく、たとえば従来の機械的な粉砕分級法にて作成したものに熱的または機械的な後処理を施して丸くしたトナーを用いることも可能である。
【０１７６】
更に、たとえば上述の第３の実施形態においては、クリーニング補助部材と感光ドラムとの回転方向を互いに逆方向とし、接触部において同じ方向としたが、回転方向は逆にすることも可能である。
【０１７７】
また、更にクリーニングブラシによって、潤滑剤（例えばステアリン酸亜鉛）等を供給すると傷防止等の面から更によい。また、本実形態の説明では接触ローラ帯電方式の画像形成装置において説明したが、コロナ帯電などの場合でも同様に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明を好適に具現化できる画像形成装置の概略構成断面図。
【図２】クリーナ装置の説明図。
【図３】フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）の出力チャートの概略図。
【図４】ブラシパラメータ（織度ｄＴｅｘ、毛足長Ｌ）と感光体の弾性変形率Ｗｅとの関係を説明する図。
【符号の説明】
【０１７９】
１  画像形成装置
２  像担持体
８  クリーニング装置
８ａ  クリーニングブレード
８ｂ  トナー捕集シート
８ｃ  廃トナー回収容器
８ｄ  クリーニングブラシ
８ｅ  ブラシスクレーパ
８ｆ  板金
８ｇ  板金
８ｈ  芯金
【図１】
2005157177.tif 000008
【図２】
2005157177.tif 000009
【図３】
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【図４】
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